一种用于隧道的定位导航系统及其导航方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于隧道的定位导航系统及其导航方法，通过在隧道内按一定间隔部署射频矩阵基站，用户手机终端通过接收基站发出的射频信号，并结合手机终端内置的地图应用APP将射频信号转为模拟GNSS信号，持续提供隧道内的定位导航服务。本发明专利技术的优点在于可以实现持续提供隧道内的定位导航服务，因此定位的累计误差比较小，适应长距离多出入口的隧道的应用。应用。应用。

【技术实现步骤摘要】
一种用于隧道的定位导航系统及其导航方法


[0001]本专利技术涉及定位导航技术，具体为一种用于隧道的定位导航系统及其导航方法。

技术介绍

[0002]近年来我国隧道建设规模不断扩大，尤其城市隧道，隧道功能形态日益多元、复杂化，隧道其建设向着长达化、网络化方向发展。隧道作为封闭的结构体，净高受限、标志版面尺寸受限，且易受侧墙等遮挡，隧道内标志标牌普遍存在的可识别性不足问题，隧道内交通引导效率有待提高。多点进出、网络化的特征导致隧道内各出入口、分合流区域等交通组织复杂，缺乏有效的交通引导，隧道行车安全隐患大。
[0003]目前，依赖于GNSS技术的定位导航手段以及可以在广泛范围内实现车辆的精准导航隧道。但由于传统导航依赖GPS/BDS信号，其所使用的频段为微波频段，绕射和穿透能力差，无法实现在隧道环境下应用。一旦车辆进入隧道，传统导航系统会因为无法接收到GPS/BDS信号而导航中断，车辆面临定位、寻路难题。此外，虽然应用于隧道导航领域的还包括惯性导航技术等，其借助传感器通过积分得到运动载体的速度和位移、旋转角度信息，但是当车辆长时间在隧道行驶，以及隧道内存在分叉口较多时，其累计误差较大，已不适应长距离多出入口的隧道的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是针对上述现有技术不足之处，提供一种用于隧道的定位导航系统及其导航方法。该系统通过在隧道内按一定间隔部署射频矩阵基站，用户手机终端通过接收基站发出的射频信号，并结合手机终端内置的地图应用APP将射频信号转为模拟GNSS信号，持续提供隧道内的定位导航服务。
[0005]本专利技术目的实现由以下技术方案完成，一种用于隧道的定位导航系统，其特征在于所述系统包括：射频矩阵基站，所述射频矩阵基站按一定间隔部署于隧道内，通过发射蓝牙广播信号和数据包，传递位置信息；用户终端，所述终端包括手机、车载导航设备，用于接收蓝牙广播信号，计算自身坐标位置，提供导航功能；基站管理云平台，所述云平台通过无线信号与基站连接，用于基站状态监测、运维管理。
[0006]进一步的，所述射频矩阵基站内置多个蓝牙单元，蓝牙单元按一定阵型排列；所述射频矩阵基站内置wifi或蜂窝网络通信芯片，与基站云管理通讯，用于向云平台发送自身运行状态信息。
[0007]进一步的，所述用户终端包含定位导航应用APP，所述导航应用APP是通用导航应用或定制导航应用APP；所述导航应用APP内置定位引擎SDK，用于解析蓝牙广播信号，计算用户终端三维坐标；
所述应用导航APP接收至少一个基站内的多个蓝牙单元所发出的蓝牙广播信号完成定位，并通过算法层面提高定位精度；所述导航应用APP内置的地图预先对布置有射频矩阵基站的隧道路段进行空间位置标定，标定信息包括隧道起终点坐标、隧道路线逐桩坐标等，满足定位导航所需精度要求。
[0008]本专利技术还提供了一种用于隧道的定位导航系统的导航方法，用于在隧道段切换导航模式，完成连续定位服务。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种用于隧道的定位导航系统的导航方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：S1、导航应用APP基于内置地图所包含的布设有射频矩阵基站的隧道路段标定信息，判定车辆即将驶入隧道段；S2、导航应用APP停止通过GNSS信号进行定位；同时，导航应用APP提醒用户打开所述用户终端蓝牙开关或提前获得用户授权的情况下，自动打开所述用户终端蓝牙开关；S3、导航应用APP切换至隧道导航模式，用户终端内置蓝牙单元通过接收布置于隧道内的射频矩阵基站无线信号及数据包，计算自身三维坐标，完成定位导航；S4、所述导航应用APP基于内置地图所包含的布设有射频矩阵基站的隧道路段标定信息，判定车辆即将驶出隧道段；S5、导航应用APP切换至常规路段导航模式，通过接收GNSS信号计算自身三维坐标，完成定位导航操作。
[0010]该系统通过在隧道内按一定间隔部署射频矩阵基站，用户手机终端通过接收基站发出的射频信号，并结合手机终端内置的地图应用APP将射频信号转为模拟GNSS信号，持续提供隧道内的定位导航服务。本专利技术的优点在于可以实现持续提供隧道内的定位导航服务，因此定位的累计误差比较小，适应长距离多出入口的隧道的应用。
附图说明
[0011]图1为本专利技术的导航系统结构示意图。
[0012]图2为本专利技术一较佳实施例的隧道导航系统常规路段平面布置图。
[0013]图3为本专利技术一较佳实施例的隧道导航系统分合流路段平面布置图。
[0014]图4为本专利技术导航方法的流程图。
具体实施方式
[0015]以下结合附图通过实施例对本专利技术的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解，该实施例仅用于解释本专利技术，并不对本专利技术的保护范围构成限定：实施例：本实施例涉及一种用于隧道的定位导航系统及其导航方法。
[0016]如图1所示，所述系统包括：射频矩阵基站，所述射频矩阵基站内置多个蓝牙单元，蓝牙单元按一定阵型排列；所述射频矩阵基站内置wifi或蜂窝网络通信芯片，可以与基站云管理平台通讯，定期或实时向云平台发送自身运行状态信息，用于基站设备的运营维护；所述射频矩阵基站按一定间隔部署于隧道内，所述间隔可以是20~40m的范围；
所述射频矩阵基站通过发射蓝牙广播信号和数据包，传递位置信息；所述射频矩阵基站可以采用有源方式，接入隧道强电系统供电。
[0017]用户终端，所述终端包括但不限于手机、车载导航设备，须支持蓝牙4.2以上协议，用于接收射频矩阵基站所发出的广播信号；所述终端内置的地图导航应用APP，可以是通用导航应用APP如高德地图、百度地图等，也可以是特别定制开发的地图导航应用；地图导航应用至少分为常规模式（即GNSS定位服务模式）和隧道定位模式（基于射频矩阵基站定位服务模式）；地图导航应用APP通过内置定位引擎SDK，解析射频矩阵基站发出的蓝牙广播信号及数据包，用以计算自身坐标位置，提供隧道内的导航功能；所述导航应用APP应预先输入布设有射频矩阵基站的隧道路段信息，包括隧道段地理位置，隧道起终点坐标、隧道路线逐桩坐标等，满足定位导航所需精度要求。
[0018]基站管理云平台，所述云平台通过WIFI或蜂窝网络与基站连接，用于接收基站运行状态信息、推送更新基站固件等，对基站及时运维。
[0019]如图2所示为本专利技术一较佳实施例的射频矩阵基站在隧道内常规路段的平面布置图，图中101为射频矩阵基站，102为隧道结构顶板，103为隧道设计中心线，104为隧道侧壁。
[0020]所述射频矩阵基站101牢固固定于隧道顶板，保证不因震动而脱落。射频矩阵基站沿中线交错安装，相邻基站沿中心线间距20~40m为宜。
[0021]如图3所示为本专利技术一较佳实施例的射频矩阵基站在隧道分合流路段的平面布置图，图中210为隧道主线，220为隧道匝道，201为射频矩阵基站，202为隧道顶板，203为隧道中心线，204为隧道侧壁。
[0022]隧道主线与匝道交汇处205应特别注意布本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于隧道的定位导航系统，其特征在于所述系统包括：射频矩阵基站，所述射频矩阵基站按一定间隔部署于隧道内，通过发射蓝牙广播信号和数据包，传递位置信息；用户终端，所述终端包括但不限于手机、车载导航设备，用于接收蓝牙广播信号，计算自身坐标位置，提供导航功能；基站管理云平台，所述云平台通过无线信号与基站连接，用于基站状态监测、运维管理。2.如权利要求1所述的一种用于隧道的定位导航系统，其特征在于，所述射频矩阵基站内置多个蓝牙单元，蓝牙单元按一定阵型排列；所述射频矩阵基站内置wifi或蜂窝网络通信芯片，可以与基站云管理通讯，用于向云平台发送自身运行状态信息。3.如权利要求1所述的一种用于隧道的定位导航系统，其特征在于，所述用户终端包含定位导航应用APP，所述导航应用APP是通用导航应用或定制导航应用APP；所述导航应用APP内置定位引擎SDK，用于解析蓝牙广播信号，计算用户终端三维坐标；所述应用导航APP接收至少一个基站内的多个蓝牙单元所发出的蓝牙广播信号完成定位，并通...

【专利技术属性】
技术研发人员：游克思，孙培翔，章化金，张海城，
申请(专利权)人：上海市政工程设计研究总院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：